乳化瀝青冷再生混合料應用與研究進展調查評價

郝 軒

（山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

瀝青路面冷再生混合料相關研究起源于1915年的美國[1]。日本于1974年開展瀝青路面再生技術研究[2]，目前兩國的路網都較為成熟，鋪筑作業多見于道路維護，因此大部分再生瀝青混合料被用作道路面層。我國一些基層養路部門于70年代初期即自發開展廢舊渣油路面材料再生利用的嘗試。遼寧省于2004年將乳化瀝青就地冷再生混合料應用于營大線大修工程中，是我國首次將冷再生混合料應用于高等級公路上[3]。交通運輸部于2008年發布《公路瀝青路面再生應用技術規范》，并于2013年進行了修訂[4]。由于地域、氣候和工程情況等因素制約，現行規范還難以較全面評價瀝青路面冷再生混合料性能。

乳化瀝青冷再生混合料是瀝青路面再生利用的重要方式，本文較全面地梳理對比了國內外乳化瀝青冷再生混合料相關規范要求，針對近年來國內相關實體工程進行評價總結，并嘗試建立乳化瀝青冷再生混合料常見問題與最新研究成果之間的聯系，為今后的實體工程合理利用乳化瀝青冷再生混合料提供參考。

1 國內外相關規范要求及對比評價

1.1 國內外相關規范要求

1.1.1 美國《美國瀝青再生指南》

美國將所摻加的RAP量控制在30%～50%之間，根據RAP料篩分后的性質來選擇所添加的新瀝青，采用旋轉壓實儀的體積法來設計加入的瀝青用量，同時對不同種類不同性質的再生劑做出了詳細要求[1]。

1.1.2 日本《路面再生手冊》

日本對于RAP的來源、是否篩分沒有限制，只要求對所使用的RAP料進行一般的質量檢測，同時根據摻配圖來確定新舊結合料混合比例。在采用馬歇爾設計配合比的同時還需測試間接拉伸系數[2]。

1.1.3 中國《公路瀝青路面再生技術規范》

我國規范各項技術指標及要求主要借鑒美國標準，根據RAP料篩分結果選擇添加的新瀝青，按照添加的再生劑的不同，采用馬歇爾設計配合比。同時按照添加的再生劑種類不同，將瀝青路面冷再生混合料分為乳化瀝青冷再生混合料和泡沫瀝青冷再生混合料，本文僅討論乳化瀝青冷再生混合料[4]。

1.2 國內外相關規范對比與評價

1.2.1 瀝青

新瀝青針入度的大小會直接影響RAP的回收利用質量，因此在進行乳化瀝青冷再生混合料設計時必須要對新選用的瀝青加以限制，根據中美兩國相關規范調查結果，對新瀝青質量要求進行對比，見表1。

表1 中美兩國瀝青冷再生混合料新瀝青質量要求匯總

分析表1可知：a）美國劃分回收瀝青是基于使用性能的PG規范，而我國則按針入度劃分。b）當舊料摻量小于15%時，中美規范均指出不需調整瀝青標號；當舊料摻量較大時，新瀝青標號要提高半個等級；當舊料摻量很大時，要根據新舊瀝青混合料調和法則確定瀝青標號。

1.2.2 再生劑

再生劑可快速滲透融入老化瀝青中，使瀝青質分散，恢復老化瀝青的部分黏附性，促使老化瀝青重新分布，延長其使用壽命。中、日、美三國規范對用于冷再生混合料的再生劑技術要求對比見表2。

表2 中美日三國瀝青冷再生混合料再生劑質量要求對比

分析表2可知：a）各國對于再生劑的質量指標均包括60℃黏度、開口閃點、高溫質量損失、RTFO/TFO殘留物性質等；中美兩國均從瀝青的安全性、均勻性、相容性考慮，要求較為相近。b）日本從施工人員安全出發，在再生劑閃點上提出更高要求。c）日本在質量損失方面要求較高，但對飽和分含量沒有限制，不利于控制再生劑分散瀝青質的性能，進而影響恢復老化瀝青的黏附性。

1.2.3 RAP料

RAP料對再生劑用量選擇及再生混合料的力學性能和路用性能有較大影響，因而須選用合理指標以對RAP料質量進行正確評價。中日兩國規范對RAP料質量要求對比見表3。

表3 中日兩國瀝青冷再生混合料RAP料質量要求對比

分析表3可知：a）我國規范對于RAP料主要要求進行RAP質量、RAP中瀝青、RAP中粗集料、RAP中細集料4項檢測，其中又對RAP的級配、含水量、潔凈程度以及瀝青的溫度敏感性、高溫性能等檢測項目要求按實測數據為準。b）日本關于RAP的檢測項目相對簡單，其中與我國檢測項目差異最大的是水洗試驗損失量，該項檢測是為了保證RAP的潔凈程度，類似于我國規范指標中的砂當量。c）結合我國部分省市標準中對RAP砂當量的要求，建議RAP砂當量以不低于55為宜。d）日本對舊瀝青含量及針入度作出了具體數值要求，而我國僅要求實測，缺乏對實際工程的指導意義。e）結合日本規范及我國部分省市標準要求，建議RAP中瀝青針入度不低于10（1/10 mm）。

2 實體工程應用調查及評價

2.1 乳化瀝青冷再生實體工程應用調查及評價

結合上述相關規范調查評價結果，對國內近年來采用乳化瀝青冷再生混合料的7項實體工程進行了調查[5-9]。

2.1.1 原路面狀況及再生方式

表4 乳化瀝青冷再生實體工程原路面狀況及再生方式 cm

分析表4可知：a）在采用乳化瀝青冷再生混合料的實體工程中，絕大多數路面結構病害類型為裂縫、車轍、坑槽，此外還少量存在強度不足、龜裂等病害類型。b）乳化瀝青冷再生混合料可適用于路面結構的下面層及基層，但用于基層的比例較高。c）就地冷再生與廠拌冷再生兩種再生方式均得到廣泛應用；銑刨厚度多為10～20 cm，但也存在銑刨厚度低于10 cm及高于20 cm的實體工程；再生方式與銑刨厚度需根據實際工程需要進行綜合考慮。

2.1.2 乳化瀝青冷再生混合料配合比設計

表5 乳化瀝青冷再生混合料配合比設計 %

分析表5可知：a）舊料中摻入新瀝青主要為70號道路石油瀝青和高黏乳化瀝青，其中70號道路石油瀝青用量居多。b）不同實體工程的水泥用量集中于1.5%～2.0%的范圍內。c）RAP摻量主要集中于80%以上，但浙江省S101省道杭滬線摻量高達91.5%。d）乳化瀝青用量主要集中于3%～4%之間。

2.1.3 乳化瀝青冷再生混合料性能調查及評價

表6 乳化瀝青冷再生混合料性能對比

分析表6可知：a）各實體工程所采用的乳化瀝青冷再生混合料的各項性能指標均能滿足JTG F41—2008《公路瀝青路面再生技術規范》中的要求，且除滬寧高速干劈裂強度為0.38 MPa外，其他各項實體工程干劈裂強度集中于0.54 MPa以上。b）干濕劈裂強度比均在80%以上，表明再生混合料水穩定性能良好。

3 相關研究進展調查評價

3.1 乳化瀝青冷再生混合料研究進展調查與評價

結合上述相關規范及實體工程調查評價結果，對國內近年來采用乳化瀝青冷再生混合料的相關研究進展進行了調查[10-17]。

3.1.1 乳化瀝青冷再生混合料配合比研究進展

表7 乳化瀝青冷再生混合料配合比研究進展調查評價 %

分析表7可知：a）關于RAP摻量研究成果差異性較大，部分集中于70～80之間，大部分學者認為RAP摻量較少達不成舊料再生的實際意義，但受目前再生技術限制，摻量增加后會影響再生混合料的路用性能，基于此學者們在研究中均建議控制RAP摻量。b）水泥用量在1.4%～3%之間，部分學者研究發現采用1.5%的水泥摻量可使混合料性能良好，且大部分學者建議以2%作為乳化瀝青再生混合料的最大水泥摻量。c）大部分學者認為最佳拌合用水量應按擊實試驗測得的最佳含水量的70%～80%，適當的含水量可保證乳化瀝青冷再生混合料較好的拌合效果和壓實度。

綜合上述研究成果，提出乳化瀝青冷再生混合料配合比建議范圍，見表8。實際應用時，可將表中數據作為參考，結合工程實際確定乳化瀝青冷再生混合料的配合比。

表8 乳化瀝青冷再生混合料配合比建議值 %

3.1.2 乳化瀝青冷再生混合料性能研究進展

表9 乳化瀝青冷再生混合料性能研究進展調查評價

分析表9可知：a）干劈裂強度均在0.5 MPa以上，干濕劈裂強度比均在80%以上。b）乳化瀝青冷再生混合料空隙率隨水泥摻量增大有減小的趨勢，部分學者研究得出，增大水泥摻量可使瀝青與集料黏附性提高，從而減小混合料空隙率。

4 結語

本文較為全面地調查了國內外乳化瀝青冷再生混合料相關設計規范及標準，分析對比了不同國家規范標準對乳化瀝青冷再生混合料瀝青、再生劑、RAP料及性能控制指標的要求；同時結合國內相關實體工程及研究動態，對原材料類型、冷再生混合料配合比設計控制值進行了梳理總結，為瀝青路面冷再生混合料相關研究及實體工程設計和施工提供參考。

從本文研究成果來看，目前乳化瀝青冷再生混合料主要應用于高等級公路，低等級道路多破損至基層時才采用乳化瀝青冷再生混合料，這主要是受目前冷再生技術經濟性所限。此外，乳化瀝青冷再生技術的發展還須充分借鑒更多國內外典型實體工程的經驗和研究成果，建立起一套適合我國不同地域、多種地區的混合料性能評價體系，實現乳化瀝青冷再生混合料性能綜合評價，從而推動瀝青路面冷再生技術的應用和發展。